盧麗艷

摘要：我國建筑領(lǐng)域近年來獲得了較大發(fā)展，隨著生活水平不斷提高，人們對建筑結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)功能等都提出了新的要求。對于現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)要求應(yīng)具備高穩(wěn)定性，并且同時(shí)實(shí)現(xiàn)低成本、高效益的設(shè)計(jì)目的。文中介紹了建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的四個(gè)基本要求，并重點(diǎn)分析了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)措施，為今后建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作提供相應(yīng)的參考資料。

關(guān)鍵詞：功能結(jié)構(gòu)；建筑結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)成本；優(yōu)化設(shè)計(jì)

對于建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)這一概念，其定義為在滿足一些特定要求或者是符合相應(yīng)規(guī)范基礎(chǔ)上，使建筑結(jié)構(gòu)中的剛度、造價(jià)等指標(biāo)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計(jì)的一種設(shè)計(jì)手段[1]。建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作中，既要實(shí)現(xiàn)用戶對于結(jié)構(gòu)功能提出的新需求，還要滿足低成本、高效益的優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文首先分析了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作的四個(gè)基本要求，然后重點(diǎn)從設(shè)計(jì)方案、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)件配置以及建筑材料使用、結(jié)構(gòu)計(jì)算4個(gè)方面來進(jìn)行分析建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。

1.分析建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的相關(guān)要求

1.1建筑結(jié)構(gòu)的功能性要求

對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，是為了不斷滿足人們對于物質(zhì)生活的需求，使人們的居住環(huán)境變得更美好，并且方便人們的日常生活工作?，F(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)功能性不僅包括實(shí)用性功能，同時(shí)還包括結(jié)構(gòu)協(xié)調(diào)性、美觀性以及環(huán)境的舒適性等元素。

1.2建筑結(jié)構(gòu)安全性

人們的日常生活以及大部分工作都是在室內(nèi)進(jìn)行，建筑和人們的生活及生產(chǎn)均有著密切的聯(lián)系，因此建筑安全性是結(jié)構(gòu)優(yōu)化過程中需要考慮到的一個(gè)重要因素。因此，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作中一定要重視優(yōu)化設(shè)計(jì)決策、設(shè)計(jì)以及施工階段的安全性，從而確保建筑結(jié)構(gòu)具有良好的安全性。

1.3建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的經(jīng)濟(jì)性要求

結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作中對于建筑結(jié)構(gòu)資源合理使用而提出的新要求就是經(jīng)濟(jì)性，其目的是在建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，能使建筑材料資源達(dá)到合理利用、減少施工成本的目的。此外，不同材料都會具有某些稀缺特性，實(shí)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)能幫助合理、科學(xué)的搭配材料比例，減少不必要的材料浪費(fèi)情況。

1.4建筑結(jié)構(gòu)中的環(huán)保性

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中科學(xué)合理選用材料，能大大提高結(jié)構(gòu)功能性，還能達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。在整體優(yōu)化布局中，既要求建筑物內(nèi)部以及外部達(dá)到統(tǒng)一，同時(shí)還要要求環(huán)保。在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)能充分利用廢舊材料具有的價(jià)值，并且要求建筑結(jié)構(gòu)及材料在今后的使用時(shí)不會對周圍環(huán)境造成污染情況。

2.分析建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)措

2.1結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案分析

在進(jìn)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中為了確保設(shè)計(jì)合理，相關(guān)設(shè)計(jì)工作者應(yīng)按照建筑工程具體情況來制定最優(yōu)、最合理的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案。這一過程需要重視以下幾個(gè)方面：①應(yīng)確保建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件配置科學(xué)合理；建筑優(yōu)化設(shè)計(jì)供著在設(shè)置結(jié)構(gòu)配件過程中，應(yīng)綜合考慮每一件構(gòu)件的作用，從而確保構(gòu)件能在建筑結(jié)構(gòu)中發(fā)揮各自的作用。②重視預(yù)防扭轉(zhuǎn)效應(yīng)：在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中要求建筑物歪理中心應(yīng)該和結(jié)構(gòu)平面中的抗側(cè)力中心相重合，從而有效預(yù)防結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)情況。這樣既能幫助減少結(jié)構(gòu)抗扭轉(zhuǎn)構(gòu)件的使用數(shù)量，還能幫助減少建筑造價(jià)費(fèi)用。③傳力途徑應(yīng)進(jìn)行合理設(shè)置：對于建筑物而言，其結(jié)構(gòu)傳力途徑如果非常復(fù)雜的話就會增加建筑工程造價(jià)成本，另外也會影響建筑結(jié)構(gòu)具有的安全性。所以，傳力途徑設(shè)置應(yīng)要求簡單有效，既能幫助減少傳遞構(gòu)件的使用數(shù)，還能減少造價(jià)費(fèi)用，有效防止安全事故出現(xiàn)。④重視溝通合作：在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作中為了確保設(shè)計(jì)方案能順利得到落實(shí)，要求施工人員、建筑工作者與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員保持良好、密切的溝通與合作關(guān)系，方便不斷發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)及施工過程中存在的問題，并不斷優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。⑤確保結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的整體效果：開展建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作中應(yīng)將出發(fā)點(diǎn)放在整體建筑結(jié)構(gòu)上，確保結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有的剛度、延伸性以及重量承載力在建筑結(jié)構(gòu)中都能發(fā)揮到極致。

2.2建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化中材料的合理利用

實(shí)行建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化工作的目的之一就是幫助減少建筑造價(jià)成本，從而提高收益，爭取利用最少的成本，監(jiān)理處安全性良好且舒適的建筑物[2]。所以，材料選用環(huán)節(jié)至關(guān)重要，材料是否實(shí)現(xiàn)合理使用、科學(xué)搭配，直接關(guān)系著整體建筑結(jié)構(gòu)具有的安全性、環(huán)保性以及經(jīng)濟(jì)性。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，要求設(shè)計(jì)工作者按照結(jié)構(gòu)構(gòu)件本身具有的環(huán)保特點(diǎn)、受力情況，選用適合的構(gòu)件材料。如果是剛勁混凝土材料建筑結(jié)構(gòu)，受壓重點(diǎn)應(yīng)該改柱子結(jié)構(gòu)，因此可以采用抗壓性較強(qiáng)的混凝土材料進(jìn)行施工，幫助減少構(gòu)件截面，增加結(jié)構(gòu)空間大小，從而減少結(jié)構(gòu)自重力。另外，梁板結(jié)構(gòu)作為建筑受彎的關(guān)鍵部位，選用鋼筋時(shí)應(yīng)采用高強(qiáng)度的鋼筋材料，從而在確保安全性的基礎(chǔ)上減少材料使用。如果是建筑結(jié)構(gòu)中的轉(zhuǎn)換層結(jié)構(gòu)、跨度結(jié)構(gòu)以及其他復(fù)雜結(jié)構(gòu)等，都可以使用鋼結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行施工，不僅能減少施工材料使用量，節(jié)省成本，同時(shí)還能確保建筑結(jié)構(gòu)具有的安全性以及舒適度。

2.3分析建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的構(gòu)件布置

柱子結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)以及梁體結(jié)構(gòu)等都是建筑中的重要結(jié)構(gòu)，在實(shí)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)合理設(shè)計(jì)、科學(xué)布置這些結(jié)構(gòu)構(gòu)件。對于梁設(shè)計(jì)及布置工作而言，可以將梁板結(jié)構(gòu)區(qū)分為預(yù)應(yīng)力梁結(jié)構(gòu)和寬扁梁結(jié)構(gòu)兩種[3]。如果是撓度建筑結(jié)構(gòu)就可以選擇預(yù)應(yīng)力梁板結(jié)構(gòu)，其能達(dá)到相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需求，但是需要花費(fèi)較多的費(fèi)用。

而寬扁梁板結(jié)構(gòu)既能幫助縮小梁板截面高度值，還能增加建筑整體高度，幫助擴(kuò)大建筑面積。由于該梁板橫截面高度下降，增加了縱向鋼筋率及撓度，所以也相應(yīng)的增加了建筑施工成本。對于柱子結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)及布置工作，如果上部軸力確定時(shí)，采用提高混凝土強(qiáng)度、增加柱子箍筋或者是擴(kuò)大柱子結(jié)構(gòu)截面積等方法，均都幫助有效的控制柱子結(jié)構(gòu)的軸壓比，增加結(jié)構(gòu)安全性。

當(dāng)前國內(nèi)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)用比較多的是框架-剪力墻結(jié)構(gòu)[4]。這一結(jié)構(gòu)體系是由鋼筋混凝土框架及剪力墻兩個(gè)部分構(gòu)成，其中建筑結(jié)構(gòu)中的梁柱結(jié)構(gòu)是采用剛接完成，但是剪力墻以及框架結(jié)構(gòu)卻能采用剛接以及鉸接兩種方法實(shí)現(xiàn)。結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中，剪力墻-框架結(jié)構(gòu)體系具備的整體性、抗震性能、空間使用靈活性以及承載能力等都比較好，從而有效控制建筑結(jié)構(gòu)測移情況，實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化目的。

2.4建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中的結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作中為了建筑結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計(jì)，在計(jì)算建筑結(jié)構(gòu)時(shí)就要求高精確性。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，設(shè)計(jì)工作者在計(jì)算時(shí)應(yīng)重視如下四個(gè)方面的工作要求：（1）充分利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行輔助工作：采用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)幫助進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算，能幫助大大提高計(jì)算的精確性及準(zhǔn)確性，并且還能全面分析建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算情況。（2）從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合實(shí)際工程情況：在開展結(jié)構(gòu)計(jì)算過程中，應(yīng)先對建筑工程具體情況進(jìn)行充分了解，然后進(jìn)行綜合分析計(jì)算，從而確保計(jì)算結(jié)果的正確性。（3）確保數(shù)據(jù)輸入正確：在數(shù)據(jù)輸入環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)認(rèn)真、細(xì)心，從而有效防止出現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)計(jì)算錯(cuò)誤情況。另外還需要核查建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖形以及構(gòu)件荷載情況等，進(jìn)一步確保數(shù)據(jù)輸入正確。（4）重視計(jì)算所得數(shù)據(jù)的審查工作：完成結(jié)構(gòu)計(jì)算工作時(shí)，應(yīng)開展相應(yīng)的審查工作，從而幫助及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題，真正做到確保計(jì)算結(jié)果精確、有效，從而實(shí)現(xiàn)建筑結(jié)構(gòu)的合理優(yōu)化。

3.小結(jié)

總之，建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)工作既要求能增加結(jié)構(gòu)具有的穩(wěn)定性及安全性，還要能幫助減少建筑造價(jià)成本，提高工程效益。所以，設(shè)計(jì)工作者在開展建筑結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，需要綜合考慮多個(gè)方面的因素，來制定相應(yīng)的合理優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，從而在確保建筑安全性、舒適性的前提下幫助節(jié)省建筑造價(jià)成本。

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